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Adapter signal sonde en variation ohm sur entrée ana ARDUINO



  1. #1
    PlatipuS

    Adapter signal sonde en variation ohm sur entrée ana ARDUINO


    ------

    Bonjour,

    Je souhaite raccorder des sonde de température (nommée après T) et pression huile (nommée après P) à une entrée analogique d'un ARDUINO.
    Les plages de signaux sont les suivantes:
    - sonde T: 322.8 - 18.6 Ohm pour +50 à +150 °C (3600 à 10 Ohm pour 0 à 180 °C)
    - sonde P: 10 à 184 Ohm pour 0-5 bars (5 à 214 Ohm aux points extrêmes)

    En fonctionnement normal, on aura les valeurs suivantes:
    - T: 320 à 70 Ohm
    - P: 60 à 125 Ohm
    Ces plages sont celles où je veux avoir les meilleures précisions possibles

    Ma question est de savoir comment dimensionner et positionner la résistance du pont diviseur pour avoir le meilleur compromis entre une bonne précision de mesure et une faible consommation électrique.
    fs223.PNG

    Sivous avez des explications ou un lien à conseiller là-dessus.

    Merci d'avance,
    Mikaël

    -----
    Dernière modification par Antoane ; 20/07/2020 à 14h18. Motif: Rapatriement des PJ

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  3. #2
    jiherve

    Re : Adapter signal sonde en variation ohm sur entrée ana ARDUINO

    bonjour,
    pour diminuer la consommation il faudra choisir la référence 1,2 v de l'Arduino et ensuite créer deux sources à courant constant pour alimenter les capteurs, la précision restera la même sur toute la plage contrairement à un pont diviseur.
    JR
    l'électronique c'est pas du vaudou!

  4. #3
    PlatipuS

    Re : Adapter signal sonde en variation ohm sur entrée ana ARDUINO

    Citation Envoyé par jiherve Voir le message
    bonjour,
    pour diminuer la consommation il faudra choisir la référence 1,2 v de l'Arduino et ensuite créer deux sources à courant constant pour alimenter les capteurs, la précision restera la même sur toute la plage contrairement à un pont diviseur.
    JR
    Hello et merci,
    Donc pour diminuer la conso, je change la ref de mesure avec AnalogReference(INTERNAL1V1).
    Pour les générateurs de courant, j'ai trouvé à base de transistors bipolaires, transistors FET, AOP ou régulateurs de tension linéaires. Lequel est le plus simple à mettre en œuvre et le plus adapté à mon application ?

    Sinon, pour mes tests, je peux rester en 5V et utiliser le pont diviseur. Dans ce cas, le mieux est de dimensionner la résistance comment ?

    Merci d'avance,
    Mikaël

  5. #4
    jiherve

    Re : Adapter signal sonde en variation ohm sur entrée ana ARDUINO

    Bonjour,
    Pour les générateurs le choix dépend de la précision recherchée.
    Sinon avec un pont et toujours dans le but de ne pas trop consommer il faut choisir une resistance telle que:
    5*Rtmax/Rtmax+Ra = 1,1V (réference bandgap du µc).
    ici en restant avec des valeurs normalisées :
    pour P 1,8k
    pour T 680 ohm.
    JR
    l'électronique c'est pas du vaudou!

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    PlatipuS

    Re : Adapter signal sonde en variation ohm sur entrée ana ARDUINO

    Bonjour,

    Citation Envoyé par jiherve Voir le message
    Pour les générateurs le choix dépend de la précision recherchée.
    La tolérance de mesure pour P (erreur de valeur ohmique sur le capteur) est de + ou - 4.3 à 8 % sur la plage de mesure.
    La tolérance de mesure pour T est de + ou - 9 à 12 % sur la plage de mesure.

    La précision du capteur en lui même n'est pas très bonne. Mais je prévois de les étalonner par l'intermédiaire d'un paramètre dans mon programme donc je peux améliorer la précision de la valeur intrinsèque retournée par le capteur.
    Ensuite, la valeur affichée doit avoir un précision suffisante pour que la valeur numérique retournée veuille dire quelque chose.
    Disons qu'un affichage avec une erreur de 5 % maxi serait bien. Mieux serait encore plus intéressant.

    Il faut que l'intensité générée par le générateur de tension soit stable sur la plage de mesure (pas de déviation suivant la valeur ohmique du capteur)

    Quel type de générateur conseillez vous ?

    Citation Envoyé par jiherve Voir le message
    Sinon avec un pont [...]
    pour P 1,8k
    pour T 680 ohm.
    JR
    OK, je comprend le calcul, l'idée est de juste dimensionner Ra pour que le maxi de la résistance du capteur soit à la limite de la plage à mesurer.
    Par contre, après avoir refait le calcul, je pense que tu as échangé. C'est pour RaT = 1,8k et RaP = 680 ohm.

    Merci.

  8. #6
    jiherve

    Re : Adapter signal sonde en variation ohm sur entrée ana ARDUINO

    bonjour,
    Par contre, après avoir refait le calcul, je pense que tu as échangé. C'est pour RaT = 1,8k et RaP = 680 ohm.

    Merci.
    en effet désolé.
    Il faut que l'intensité générée par le générateur de tension soit stable sur la plage de mesure (pas de déviation suivant la valeur ohmique du capteur)
    donc générateur à courant constant, ce que ne fera jamais une resistance dans ces cas précis.
    JR
    l'électronique c'est pas du vaudou!

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  10. #7
    Patrick_91

    Re : Adapter signal sonde en variation ohm sur entrée ana ARDUINO

    Bonjour,

    Oui c'est le principe de mesure de résistances en 4 fils dite "Kelvin"
    Un courant connu et stable est envoyé via deux fils à la résistance , deux autres fils connectés aux bornes de la même résistance permettent la mesure de tension au moyen d'un voltmètre ou millivoltmètre à très haute impédance d'entrée. pour les mesures . Dispositif simple permettant de s'affranchir des résistances des fils de mesure. pour les mesures pointues sur des signaux tres faibles des connexions triaxiales avec gardes permettent d'ugmenter la réjection du bruit en mode commun.
    Dans ke cas décrit un simpple 4 fils sera suffisant ..
    A plus
    C'est l'étincelle qui a fait déborder le vase !

  11. #8
    PlatipuS

    Re : Adapter signal sonde en variation ohm sur entrée ana ARDUINO

    Bonjour,

    Vous allez vous dire "entre un boulet qui n'y comprend rien", alors désolé d'avance. Mais je dois avouer ne pas trop savoir comment faire ce générateur de courant constant. Vous pouvez m'indiquer un schéma que je puisse réutiliser ? Ou encore un tout fait si ça existe ?
    Mon besoin:
    - précision de 5 %, moins si possible, sur la valeur lue
    - alimentation 5V (batterie automobile 6V)

    Merci d'avance,
    Mikaël

  12. #9
    Piefra

    Re : Adapter signal sonde en variation ohm sur entrée ana ARDUINO

    Bjr,

    Par ex
    qumNL.png

    Cdlt

  13. #10
    jiherve

    Re : Adapter signal sonde en variation ohm sur entrée ana ARDUINO

    Bonjour,
    En 5V cela va être juste coté compliance !
    JR
    l'électronique c'est pas du vaudou!

  14. #11
    Patrick_91

    Re : Adapter signal sonde en variation ohm sur entrée ana ARDUINO

    Hello, oui @platipuS de quel moyen de mesure de tension disposez vous ? multimètre, DVM quelle gamme de tension pouvez vous mesurer ?
    ex : 10mA à 100 mA ? 1mA à 10 mA ? sans compter la précision qui aura son importance aussi ..
    A plus
    Dernière modification par Patrick_91 ; 11/09/2020 à 12h13.
    C'est l'étincelle qui a fait déborder le vase !

  15. #12
    Vincent PETIT
    Animateur Électronique

    Re : Adapter signal sonde en variation ohm sur entrée ana ARDUINO

    Bonjour,
    C'est quoi comme sonde de température ? PT100 ?
    Si oui, généralement on ne dépasse pas quelques milliampères (1 ou 2mA) dans la sonde pour éviter l'auto-échauffement.
    Là où il n'y a pas de solution, il n'y a pas de problème.

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  17. #13
    Patrick_91

    Re : Adapter signal sonde en variation ohm sur entrée ana ARDUINO

    Hello,

    La il sagit d'une résistance a mesurer par la methode Kelvin (4 fils) il faut utiliser un courant fable pour limiter l'échauffement le reste dépend de la précision attendue, celle ci est ramenée a celle du millivoltmetre utilisé et depend aussi de son impédance d'entrée qu'on souhaite élevée.
    A plus
    C'est l'étincelle qui a fait déborder le vase !

  18. #14
    PlatipuS

    Re : Adapter signal sonde en variation ohm sur entrée ana ARDUINO

    Citation Envoyé par Patrick_91 Voir le message
    @platipuS de quel moyen de mesure de tension disposez vous ? multimètre, DVM quelle gamme de tension pouvez vous mesurer ?
    ex : 10mA à 100 mA ? 1mA à 10 mA ? sans compter la précision qui aura son importance aussi.
    J'ai un multimètre numérique de bonne qualité, sans être professionnel non plus. Sinon j'ai aussi un oscilloscope, mais les marquages sont effacés et il date un peu. Il a certainement dévié avec le temps ?

    Citation Envoyé par Vincent PETIT Voir le message
    C'est quoi comme sonde de température ?
    Bonjour, la sonde est une sonde automobile.
    https://vdo-webshop.nl/en/temperatur...-150c-m10.html
    La datasheet donne une tension d'alimentation de 6 à 24VDC (pour aller avec les véhicules en batterie 6V 12V et 24V. Mais elle doit bien pouvoir être utilisée à une tension plus basse puisqu'elle donne une réponse en Ohm et que cette valeur ne doit pas dépendre de la tension je pense...
    La précision de la sonde est annoncée comme suit : 100 °C = 61.92 Ohm ± 5.49 Ohm

  19. #15
    PlatipuS

    Re : Adapter signal sonde en variation ohm sur entrée ana ARDUINO

    Citation Envoyé par Patrick_91 Voir le message
    La il s'agit d'une résistance a mesurer par la méthode Kelvin (4 fils) il faut utiliser un courant fable pour limiter l'échauffement le reste dépend de la précision attendue, celle ci est ramenée a celle du millivolt-mètre utilisé et dépend aussi de son impédance d'entrée qu'on souhaite élevée.
    La mesure est faite sur l'entrée d'un ARDUINO. La tension de référence peut être en 5V ou en 1.1V, la précision est de 10 bits (1024 points).
    Mikaël

  20. #16
    Patrick_91

    Re : Adapter signal sonde en variation ohm sur entrée ana ARDUINO

    Hello ,
    peux tu passer la datasheet ou le lien ?
    A plus
    C'est l'étincelle qui a fait déborder le vase !

  21. #17
    mag1

    Re : Adapter signal sonde en variation ohm sur entrée ana ARDUINO

    Citation Envoyé par PlatipuS Voir le message
    La mesure est faite sur l'entrée d'un ARDUINO. La tension de référence peut être en 5V ou en 1.1V, la précision est de 10 bits (1024 points).
    Mikaël
    Bizarre ces tensions de 5V et 1,1V avec un ADC 10bits. Avec un picaxe (non, c'est pas de la pub), la ref est 1,024 V, 2,048 V , 4,096 V ou Vcc... C'est plus cohérent

    MM
    Si il y a des erreurs ci dessus, c'est que je n'ai pas eu le temps de les corriger...

  22. #18
    jiherve

    Re : Adapter signal sonde en variation ohm sur entrée ana ARDUINO

    Bonjour
    les µC ATMEL ont, comme référence, soit une bandgap à poil(1,1V) soit amplifiée à 2,5V soit la tension présente sur AVcc (5v en général) dans le principe cela ne change rien car ce qui est converti est souvent issu d'un AOP qui fait le conditionnement.
    Avec la ref dépendant du VCC c'est idéal pour gérer des entrées potentiométriques car si VCC bouge alors la sortie du potard aussi et çà se compense.
    Ici il lui faut une source de courant constant mais reflétant les variations de l'alimentation, le montage à AOP classique :http://electronique.aop.free.fr/AOP_...tisseurTC.html fera le job, il faut un rail to rail out.

    JR
    l'électronique c'est pas du vaudou!

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  24. #19
    mag1

    Re : Adapter signal sonde en variation ohm sur entrée ana ARDUINO

    Citation Envoyé par jiherve Voir le message
    Ici il lui faut une source de courant constant mais reflétant les variations de l'alimentation, le montage à AOP classique :http://electronique.aop.free.fr/AOP_...tisseurTC.html fera le job, il faut un rail to rail out.
    JR
    courant constant mais reflétant les variations de l'alimentation
    Je comprends pas

    Je pense que la précision requise est toute relative (ce n'est que mon avis). Un PNP, deux 1n4148 et deux résistances donnant un courant stable de 10mA devraient suffire...je pense.
    Si il y a des erreurs ci dessus, c'est que je n'ai pas eu le temps de les corriger...

  25. #20
    jiherve

    Re : Adapter signal sonde en variation ohm sur entrée ana ARDUINO

    re
    il lui faut une source de courant constant mais reflétant les variations de l'alimentation
    cela ne vaut que s'il utilises la tension d'alimentation comme référence de codage, le systeme sera purement ratiometrique si le courant traversant sa sonde varie avec la tension d'alimentation. Si par contre il utilises la référence interne alors il lui faudra une source de courant stabilisée.
    Un générateur à transistor simple peut en effet suffire si on néglige sa dérive thermique.
    JR
    l'électronique c'est pas du vaudou!

  26. #21
    jiherve

    Re : Adapter signal sonde en variation ohm sur entrée ana ARDUINO

    re
    avec deux sources de Howland et c'est plié.
    temp_pres.jpg
    toutes les résistances sauf R10,R5 qui sont les sondes sont à 1%
    JR
    Dernière modification par jiherve ; 12/09/2020 à 19h10.
    l'électronique c'est pas du vaudou!

  27. #22
    PlatipuS

    Re : Adapter signal sonde en variation ohm sur entrée ana ARDUINO

    Citation Envoyé par jiherve Voir le message
    avec deux sources de Howland et c'est plié.
    Je suis allé voir ce que c'est et ça me parait bien, sans ajouter de pertes de précision par rapport à la précision déjà relative des deux sondes. Tu as une idée de la consommation par rapport à un pont de diodes classique ?
    Citation Envoyé par jiherve Voir le message
    toutes les résistances sauf R10,R5 qui sont les sondes sont à 1%
    LE fait de devoir mettre des 1% est pour la précision. Mais peut-on utiliser des standard et étalonner par le programme ? C'est pour mon montage prototype, en attendant de faire le circuit définitif.
    Mikaël

  28. #23
    jiherve

    Re : Adapter signal sonde en variation ohm sur entrée ana ARDUINO

    bonsoir,
    oui tu peux mettre des 5% il suffira d’étalonner mais cela jouera tout de même un peu sur la constance du courant car on doit respecter R1*R3 = R2*R4 au mieux.
    La conso ce sont essentiellement les 2 courants constants 2x5mA , en simu cela donne 14mA pour le total.
    JR
    l'électronique c'est pas du vaudou!

  29. #24
    mag1

    Re : Adapter signal sonde en variation ohm sur entrée ana ARDUINO

    Bonsoir,

    Si c'est pour équiper une voiture (6V ?) , je ne comprends cette volonté de minimiser la consommation.
    MM
    Si il y a des erreurs ci dessus, c'est que je n'ai pas eu le temps de les corriger...

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  31. #25
    PlatipuS

    Re : Adapter signal sonde en variation ohm sur entrée ana ARDUINO

    Citation Envoyé par mag1 Voir le message
    Si c'est pour équiper une voiture (6V ?) , je ne comprends cette volonté de minimiser la consommation.
    Bonsoir,
    Comme on est sur une batterie 6V, pour avoir mon 5V pour les alimentations (ARDUINO, circuits...), je passe par un step-up puis par l'alkm de l'ARDUINO. Comme jai d'autres sondés et mesures, je cherche à éviter trop de conso au total.
    Et puis si jai le choix entre deux circuits je préfère le moins gourmand.
    Maintenant, tu as raison, je cherche peut-être trop à me limiter...
    Mikaël

  32. #26
    mag1

    Re : Adapter signal sonde en variation ohm sur entrée ana ARDUINO

    Citation Envoyé par PlatipuS Voir le message
    Bonsoir,
    Comme on est sur une batterie 6V, pour avoir mon 5V pour les alimentations (ARDUINO, circuits...), je passe par un step-up puis par l'alkm de l'ARDUINO. Comme jai d'autres sondés et mesures, je cherche à éviter trop de conso au total.
    Et puis si jai le choix entre deux circuits je préfère le moins gourmand.
    Maintenant, tu as raison, je cherche peut-être trop à me limiter...
    Mikaël
    Tout ce que tu vas ajouter consommera quelques mA, peut être 100 ou 200. càd pas grand chose en comparaison de la consommation d'un seul feu de position (surtout en 6V).
    Idem pour la précision de la pression d'huile au mbar près. Même dans l'aéronautique, les indicateurs ont trois zones : vert, orange , rouge.
    Vert : c'est bon, orange : on surveille, rouge : on agit.
    Une indication doit être utile, sinon, elle est nuisible.

    MM
    Dernière modification par mag1 ; 14/09/2020 à 08h43.
    Si il y a des erreurs ci dessus, c'est que je n'ai pas eu le temps de les corriger...

  33. #27
    PlatipuS

    Re : Adapter signal sonde en variation ohm sur entrée ana ARDUINO

    Citation Envoyé par mag1 Voir le message
    Tout ce que tu vas ajouter consommera quelques mA, peut être 100 ou 200. càd pas grand chose en comparaison de la consommation d'un seul feu de position (surtout en 6V).
    Idem pour la précision de la pression d'huile au mbar près. Même dans l'aéronautique, les indicateurs ont trois zones : vert, orange , rouge.
    Vert : c'est bon, orange : on surveille, rouge : on agit.
    Une indication doit être utile, sinon, elle est nuisible.
    Merci de tes remarques qui sont effectivement pertinentes.
    Pour la précision, je cherche surtout à éviter d'ajouter de la marge d'erreur au capteur qui en a déjà une de 7-10%. Mais peut-être vais-je trop loin de ce côté. Les plages orange/rouge sur les indicateurs comme tu le suggère sont déjà prévues, je m'inspire des forums orientés coccinelles pour avoir les valeurs pertinantes.
    Pour la consommation, je souhaite limiter surtout pour rester dans les 2A maxi de mon step-up standard que j'ai trouvé sur Amazon. Et puis disons que ça m'intéresse de comprendre les impacts de chaque.

    Toi tu me conseillerais de rester sur un pont de diodes tout bête ? Plus simple, avec une précision suffisante en rapport du type de mesure recherchée, et avec une consommation relativement faible comparée au besoin ?

  34. #28
    jiherve

    Re : Adapter signal sonde en variation ohm sur entrée ana ARDUINO

    Bonsoir,
    la source de courant à laquelle il pense est une source utilisant un transistor, des diodes de polarisation et une resistance , la chute de tension intrinsèque sera de l'ordre de 1,5V /2V pour avoir un minimum de Vce, et elle dérivera en température mais c'est peut être suffisant.
    JR
    l'électronique c'est pas du vaudou!

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